JP2003017909A

JP2003017909A - 高周波回路基板とその製造方法

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Publication number: JP2003017909A
Application number: JP2002066968A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Maruhashi; 建一丸橋; Masaharu Ito; 正治伊東; Keiichi Ohata; 恵一大畑; Kazuhiro Inata; 一洋生稲; Takeya Hashiguchi; 毅哉橋口
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-01-17
Anticipated expiration: 2022-03-12
Also published as: JP4079660B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基板同士を電磁界結合により接続する際の位
置精度を緩和でき、電磁界接続部の密着性を向上させた
状態で必要な位置精度が容易に確保できる高周波回路基
板とその接続方法を提供すること。【解決手段】第１の高周波回路基板においては、第１
の誘電体層が部分的に除去されることにより凹部が形成
され、スロットが露出されている。凹部には、内部に貫
通穴を有した導体板が挿入されている。第２の高周波回
路基板には、第３の誘電体層と、第３の導体層で形成さ
れたスロットと、第４の誘電体層と、第４の導体層に形
成された高周波伝送線路が形成されている。導体板によ
り互いのグランドが接続され、高周波伝送線路および高
周波伝送線路が、スロット、導体板の貫通穴、スロット
を介して電磁界結合により接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波・ミリ
波に適用可能な高周波技術に係り、特に基板同士を電磁
界結合により接続する際の位置精度を緩和でき、また、
電磁界接続部の密着性を向上させた状態で必要な位置精
度が容易に確保できる高周波回路基板とその接続方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の高周波回路にあっては、ミリ波マ
ルチチップモジュール（ＭＣＭ）とアンテナを接続する
場合、多くは同軸ケーブルまたは導波管が用いられてい
た。また比較的大規模なモジュールでは、高周波回路基
板同士の接続にも、同様な手段が用いられてきた。その
ため、高周波回路基板やアンテナには、導波管変換構
造、または同軸コネクタ等を設ける必要があった。

【０００３】一方、小型化・低コスト化を図ることを目
的とする従来技術として、同軸ケーブルや導波管を用い
ない方法が提案されている。例えば、高周波回路基板の
マイクロストリップ線路と、平面アンテナのマイクロス
トリップ線路をワイヤボンディングで接続する従来技術
（具体的には、Ｙ．Ｈｉｒａｃｈｉら、１９９９年Ｅ
ｕｒｏｐｅａｎＭｉｃｒｏｗａｖｅＣｏｎｆｅｒｅ
ｎｃｅ，Ｄｉｇｅｓｔ，ｖｏｌ．３，ｐｐ．３４
７−３５０）が開示されている。また、アンテナ基板裏
面に集積回路をフリップチップ実装し、ビアホールまた
は電磁界結合により接続する従来技術（具体的には、
Ｇ．Ｂａｕｍａｎｎら、１９９５年ＩＥＥＥＭＴＴ
−ＳＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｉｃｒｏｗａｖ
ｅＳｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．１
６３９−１６４２またはＹ．Ａｍａｎｏら、１９９
９年ＥｕｒｏｐｅａｎＭｉｃｒｏｗａｖｅＣｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅ，Ｄｉｇｅｓｔ，Ｖｏｌ．２，ｐ
ｐ．３０１−３０４）が開示されている。

【０００４】しかしながら、上記ワイヤボンディングを
用いる従来技術では、特に高利得のアレイアンテナを接
続する場合に、給電線の損失が大きくなるという問題点
があった。一方、上記アンテナ基板等、比較的大きな基
板に集積回路を実装する従来技術には、平面パターン精
度あるいは平坦性の確保が困難であって、フリップチッ
プ実装、またはＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａ
ｙ）実装等のような精度のよい実装技術が適用できない
という問題点があった。

【０００５】このような問題点を解決することを目的と
する従来技術としては、例えば、特開平９−２３７８６
７号公報に記載のものがある。

【０００６】上記特開平９−２３７８６７号公報に記載
の従来技術では、アンテナ回路基板および高周波デバイ
ス回路基板の接続に伴う損失を低減し、小型で量産可能
な高周波パッケージの構造が考案されている。

【０００７】図１４は、従来技術における高周波回路基
板の主要構造断面図である。図１４を参照すると、第１
の高周波回路基板１には、第１の誘電体層３と、第１の
導体層４１に形成されたスロット４と、第２の誘電体層
５と、第２の導体層２４に形成された高周波伝送線路６
が形成されている。また第２の高周波回路基板２はアン
テナ素子（不図示）を含み、第１の高周波回路基板１に
積層されることにより接続される。第２の高周波回路基
板２には、第１の高周波回路基板１と同様に第３の誘電
体層９と、第３の導体層５１により形成されたスロット
１０と、第４の誘電体層１１と、第４の導体層５２が形
成されている。ただし、第１の高周波回路基板１と対向
する面には、高周波伝送線路１２が形成されており、反
対側の面には、導体パターンによりアンテナ素子３４が
形成されている。アンテナ素子３４で受信された電波信
号は、第２の高周波回路基板２に形成されたスロット１
０を介して、電磁界結合により、高周波伝送線路１２に
導かれる。さらに、第１の高周波回路基板１に形成され
たスロット４を介して、電磁界結合により高周波伝送線
路６に到達する。

【０００８】しかしながら、実際上問題となるのは、第
１の高周波回路基板１の積層精度である。この構成を含
み、積層を用いて作製したパッケージの従来技術として
は、例えば、郡山ら、電子情報通信学会、信学技報ＥＤ
−９９−２１４／ＭＷ９９−１４６，ｐ．３５−４２に
記載のものがある。しかしながら、この従来技術は、図
１４に示す第２の高周波回路基板２に形成された高周波
伝送線路１２とスロット４の位置合わせ精度の要求が厳
しいという問題点があった。

【０００９】次に、例えば、動作周波数を６０ＧＨｚと
し、誘電体の比誘電率を１０、接続線路をマイクロスト
リップ線路とした場合の、スリットとマイクロストリッ
プ線路の（信号方向への）位置ずれ量と、接続損失の増
分量を図１３に示す。図１３を参照すると、挿入損失の
増分を０．５ｄＢと規定した場合、許容される位置ずれ
は±０．１５ｍｍ程度になってしまう。この精度を満た
しかつ量産可能な技術として、セラミック材を用いて第
１の高周波回路基板１および第２の高周波回路基板２を
一括形成する方法がある。この方法では、第１の高周波
回路基板１と第２の高周波回路基板２とは、同質の材料
を用いるという限定条件が必要となる。さらに、誘電率
の異なる基板を使用する場合、内層部品が含まれる場
合、キャビティ構造を有する場合、あるいは、基板が比
較的大きい場合などでは、焼成により設計通りの素子寸
法や素子値が形成することが難しくなり、著しい歩留ま
り低下を引き起こすという問題点があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記問題点を解決する
ことを目的とする従来技術としては、別々に形成された
高周波回路基板を接続する方法として、ＡｕＳｎなどの
合金、はんだ、エポキシ樹脂等を用いて接着する方法
が、特開平９−２３７８６７号公報に記載されている。
しかしながら、このように、別々に形成された高周波回
路基板を接着する従来技術では、電磁界の漏洩がないよ
うに両基板が密着している必要がある。例えば、一般的
なセラミック形成技術を用いた場合、１センチ平方あた
り０．０３〜０．０６ｍｍのそりが発生する。したがっ
て、特に大規模なマルチチップモジュール等で基板面積
が大きい場合にあっては、接続部を密着させることが難
しく、両基板のグランド同士が効果的に接続できないと
いう問題点があった。

【００１１】さらに、この従来技術では位置精度の要求
を満たすことが困難であるという問題点もあった。例え
ば、位置精度として例えば±０．１５ｍｍが要求された
場合、高い位置合わせ精度を有するマウンターが必要と
なる。また、高い位置合わせ精度を容易に確保する方法
としては、セルフアライン・プロセスによるＢＧＡ実装
が考えられるが、基板のそりが大きい場合には適用困難
であるという問題点があった。

【００１２】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、基板同士を電磁界
結合により接続する際の位置精度を緩和でき、また、電
磁界接続部の密着性を向上させた状態で必要な位置精度
が容易に確保できる高周波回路基板とその接続方法を提
供する点にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、少なくとも第１の誘電体層と、第１の導
体層と、第２誘電体層と、第２の導体層とがこの順で積
層された構造を含み、第１の導体層に第１のスロットが
形成され、第２の導体層に給電線路が形成された第１の
高周波回路基板と、少なくとも第３の誘電体層と、第３
の導体層と、第４の誘電体層と、第４の導体層がこの順
で積層された構造を含み、第３の導体層に第２のスロッ
トが形成され、第４の導体層に給電線路が形成された第
２の高周波回路基板とを備え、第１の誘電体層と第３の
誘電体層とが対向するように、第１の高周波回路基板と
第２の高周波回路基板とが配置され、第１のスロットと
第２のスロットとが電磁界結合するよう配置されている
ことを特徴とする。また、上記構成において、各層の積
層方向から見て、第１のスロットと第２のスロットとが
向かい合う位置関係を保持して配置されていても良い。

【００１４】また、上記構成において、第１、２の誘電
体層の表面側に第１、２のグランドが配置されており、
第１、２のスロットに対応する部分（各層の積層方向か
らみて第１、２のスロットが配置されている部分）が開
口された構造を有し、第１と第２のグランドとが接する
ように配置されていても良い。さらに、上記構成におい
て、第１のグランドと第１の導体層とがビアホールで接
続され、第２のグランドと第３の導体層とがビアホール
で接続された構成としても良い。

【００１５】また、本発明の別の例として、上記構成の
第１の高周波回路基板、及び／又は第２の高周波回路基
板の替わりに、第５の誘電体層と、第５の導体層と、第
６の誘電体層と、第６の導体層と、第７の誘電体層と、
グランド層とがこの順に積層された構成を含み、第５の
導体層に第３のスロットが形成され、第６の導体層に第
４のスロットと給電線路が形成された第３の高周波回路
基板を配置した構成であり、第３のスロットと、第４の
スロットと、第３の高周波回路基板と対向して配置され
ている高周波回路基板に設けられたスロットとが、電磁
界結合するよう各スロットが配置されている。なお、各
スロットは（各層の積層方法から見て）向かい合う位置
関係を保持して配置された構成とすることが好適であ
る。

【００１６】さらに、本発明の別の例として、上記構成
の第１の高周波回路基板、及び／又は第２の高周波回路
基板の替わりに、第５の誘電体層と、第５の導体層と、
第６の誘電体層と、第６の導体層と、第７の誘電体層
と、第７の導体層とがこの順で積層された構成を含み、
第６の導体層、及び第７の導体層、及び第６及び第７お
導体層を接続するビアホールとにより導波管が形成さ
れ、第５の導体層に第３のスロットが形成され、第６の
導体層に第４のスロットが形成された第３の高周波回路
基板が配置され、第３のスロットと、第４のスロット
と、この第３の高周波回路基板と対向して配置されてい
る高周波回路基板に設けられたスロットとが、電磁界結
合するよう各スロットが位置されている。なお、各スロ
ットは（各層の積層方法から見て）向かい合う位置関係
を保持して配置された構成とすることが好適である。

【００１７】また、上記構成において、第１の誘電体層
と、第３の誘電体層と、第５の誘電体層とのいずれか、
または全てに凹部が形成されており、この凹部に貫通穴
が形成された導体板が挿入された構成としても良い。

【００１８】また特に、この貫通穴の開口寸法が導体板
内部で少なくとも２段階に異なっており、ステップ構造
を有し、このステップ構造に誘電体板が挿入された構成
としても良い。

【００１９】さらに、本発明の高周波回路基板の製造方
法では、第１のスロットが露出するよう第１の誘電体層
に部分的に開口部を設けた第１の高周波回路基板を形成
する工程と、第２のスロットが露出するよう第３の誘電
体層に部分的に開口部を設けた第２の高周波回路基板を
形成する工程と、内部に貫通穴を設けた導体板の一方の
面を第１の高周波基板に形成された開口部にはめ込み、
更に、導体板の他方の面を第２の高周波回路基板に形成
された開口部にはめ込むことで第１及び第２の高周波回
路基板を接合することを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の第１の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明す
る。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る高周波回
路基板の主要構造断面図である。

【００２１】図１を参照すると、第１の高周波回路基板
１には、第１の誘電体層３と、第１の導体層４１で形成
されたスロット４と、第２の誘電体層５と、第２の導体
層２４に形成された高周波伝送線路６（給電線路）が形
成されている。

【００２２】さらに、第１の誘電体層３の表面には、開
口部を備えたグランド７が形成されており、スロット４
を含む第１の導体層４１（グランド７）とビアホール８
で接続されている。

【００２３】第２の高周波回路基板２には、第３の誘電
体層９と、第３の導体層５１で形成されたスロット１０
と、第４の誘電体層１１と、第４の導体層５２に形成さ
れた高周波伝送線路１２が形成されている。

【００２４】さらに、第３の誘電体層９の表面には、開
口部を備えたグランド１３が形成されており、スロット
１０を含む第１の導体層４１（グランド１３）とビアホ
ール１４で接続されている。

【００２５】第１の高周波回路基板１および第２の高周
波回路基板２は、開口部を備えたグランド７およびグラ
ンド１３が対向するように積層される。

【００２６】次に、第１の高周波回路基板１をより詳細
に説明する。図２は本発明の第１の実施の形態に係る第
１の高周波回路基板１の断面構造図および上面図であ
る。図２を参照すると、本実施の形態では、高周波伝送
線路６としてマイクロストリップ線路を用いており、こ
の線路に入射された信号は、スロット４を介して、グラ
ンド７に設けられた開口パターン１５から放射される。
対向して積層された第２の高周波回路基板２にも同様な
構造（図１参照）が設けられており、逆の順序を辿っ
て、第２の高周波回路基板２に形成された高周波伝送線
路１２に到達する構造となっている。このように本発明
の構成では、スロット４に対向してスロット１０が配置
されていることで良好な信号の伝送が図れる。

【００２７】次に、図１３に、周波数が６０ＧＨｚの場
合における第１の高周波回路基板１および第２の高周波
回路基板２の、高周波伝送線路内の信号方向に対する位
置ずれ量と、接続損失の増分の関係（一例）を示す。図
１３に示すように、挿入損失の増分を０．５ｄＢと規定
した場合、許容される位置ずれは−０．６ｍｍ〜＋０．
５ｍｍと、従来に比べて大きく緩和されることが解る。
基板（第１の高周波回路基板１、第２の高周波回路基板
２）間の接着は、ＡｕＳｎなどの合金、はんだ、エポキ
シ樹脂等を用い行うことができるが、精密な穴あけ技術
を用いればネジなどによる簡易な固定も可能である。な
お、スロット４とスロット１０がずれた場合も同様に接
続損失は大きくなる。しかしながら一般に用いられる多
層基板プロセスを用いても、基板内でのスロットパター
ンの位置ずれは±０．１ｍｍ程度に抑えることができる
ため、第１の高周波回路基板１と第２の高周波回路基板
２との間に生じる位置ずれの場合に比べて影響は少な
い。

【００２８】（第２の実施の形態）以下、本発明の第２
の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、
上記実施の形態において既に記述したものと同一の部分
については、同一符号を付し、重複した説明は省略す
る。図３は、本発明の第２の実施の形態に係る高周波回
路基板の主要構造断面図である。

【００２９】図３を参照すると、本実施の形態では、第
１の高周波回路基板１において、第１の誘電体層３が部
分的に除去されることにより凹部１６が形成され、スロ
ット４が露出した状態で形成されている。この凹部１６
は、例えば、部分的にくり貫かれた第１の誘電体層３と
他の誘電体層（第２の誘電体層５）ならびに導体層（第
１の導体層４１）を積層することにより実現される。

【００３０】第２の高周波回路基板２においても同様
に、第３の誘電体層９が部分的に除去されることにより
凹部１７が形成され、スロット１０が露出した状態で形
成されている。

【００３１】次に、第１の高周波回路基板１についてよ
り詳細に説明する。図４は、本発明の第２の実施の形態
に係る第１の高周波回路基板１の断面構造図および上面
図である。

【００３２】図４を参照すると、本実施の形態では、高
周波伝送線路６としてマイクロストリップ線路を用いて
おり、高周波伝送線路６に入射された信号は、開口パタ
ーン１８のスロット４を介し、凹部１６から放射され
る。対向して積層された第２の高周波回路基板２にも同
様な構造（図３参照）が形成されており、逆の順序を辿
って、第２の高周波回路基板２に形成された高周波伝送
線路１２に到達する構成となっている。接続部分の凹部
１６には誘電体が存在しないため、上記第１の実施の形
態に比べて誘電体損失による減衰がないという利点があ
る。

【００３３】なお、上記実施の形態では凹部１６，１７
は、誘電体層３，９（第１の誘電体層３、第３の誘電体
層９）を厚さ方向に開口し、それぞれスロット４，１０
が露出された構成のものを示したが、凹部１６，１７を
完全に開口せず、部分的に開口した場合でも誘電体損失
による減衰を抑制できる。

【００３４】（第３の実施の形態）以下、本発明の第３
の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、
上記実施の形態において既に記述したものと同一の部分
については、同一符号を付し、重複した説明は省略す
る。図５は本発明の第３の実施の形態に係る高周波回路
基板の主要構造断面図である。

【００３５】図５を参照すると、本実施の形態では、第
１の高周波回路基板１には、第１の誘電体層３と、第１
の導体層４１で形成されたスロット４と、第２の誘電体
層５と、第２の導体層２４に形成された高周波伝送線路
６が形成されている。

【００３６】第１の高周波回路基板１において、第１の
誘電体層３が部分的に除去されることにより凹部１６が
形成され、スロット４が露出した状態で形成されてい
る。

【００３７】また凹部１６には、内部に貫通穴を有した
導体板１９が挿入され、例えば、半田等により接着され
ている。

【００３８】一方、第２の高周波回路基板２には、第３
の誘電体層９と、第３の導体層５１で形成されたスロッ
ト１０と、第４の誘電体層１１と、第４の導体層５２に
形成された高周波伝送線路１２が形成されている。

【００３９】第１の高周波回路基板１および第２の高周
波回路基板２においては、導体板１９により互いのグラ
ンド７，１３が接続されるとともに、高周波伝送線路６
および高周波伝送線路１２とが、スロット４、導体板１
９の貫通穴、スロット１０を介し、電磁界結合により接
続される。

【００４０】次に、第１の高周波回路基板１をより詳細
に説明する。図６は、本発明の第３の実施の形態に係る
第１の高周波回路基板１の断面構造図および上面図であ
る。図６を参照すると、本実施の形態では、第１の高周
波回路基板１に形成された凹部１６の内部寸法をａ、導
体板１９の外部寸法をｂとした場合、ａはｂよりも所定
量Ｘ（＝ａ−ｂ）だけ大きくなっている。このとき、所
定量Ｘは、作製される凹部の内部寸法の公差と、導体板
１９の外部寸法の公差を足した値が望ましい。

【００４１】図７は、第１の高周波回路基板１と、第２
の高周波回路基板２の接続を示す概念図である。図７を
参照すると、本実施の形態では、第１の高周波回路基板
１および第２の高周波回路基板２は、導体板１９により
接続位置が限定されている。第２の高周波回路基板２を
第１の高周波回路基板１に押し付け、保持する（図示せ
ず）。この場合、保持する機構は特に限定されないが、
ネジ留めや、金具を半田付けする方法などが適用でき
る。

【００４２】貫通穴を有する導体板１９を用いる利点
は、位置決めが容易にできることである。用いる材料や
工程により異なるが、例えば、第１の高周波回路基板
１、第２の高周波回路基板２としてセラミック材を使用
し、導体板１９としてコバールを使用した場合、製造上
の寸法マージンＸ（＝ａ−ｂ）を０．１〜０．５ｍｍと
することは比較的容易にできる。したがって、図７に示
すように、第１の高周波回路基板１および第２の高周波
回路基板２を積層した場合、その最大のずれは、±Ｘ／
２となる。先に例示した本発明における位置ずれの許容
範囲を比較的容易に満たすことが可能となる。その際に
は高い位置合わせ精度を有するマウンターなどは不要で
ある。

【００４３】さらに本実施の形態の構造は、特に第１の
高周波回路基板１、第２の高周波回路基板２が大きく、
そりがある場合でも、確実に電磁界結合による接続が実
現される。すなわち、導体板１９がなければ、接続面に
凹状のそりがあった場合、２つの基板（第１の高周波回
路基板１、第２の高周波回路基板２）間に間隙が生じ、
接続されるべき部分が密着されない。また、接続面に凸
状のそりがあった場合、２つの基板（第１の高周波回路
基板１、第２の高周波回路基板２）の接続されるべき部
分を密着させることは困難である。

【００４４】本実施の形態では、導体板１９を用いた場
合、少なくとも導体板１９の面が第１の高周波回路基板
１、第２の高周波回路基板２と密着していればよく、導
体板１９の厚さが想定されるそり量と凹部１６と凹部１
７の深さの和を越えていれば、確実に電磁界結合による
接続が実現される。なお、本実施の形態では、図７に示
すように、直方体の導体板１９に四角形の貫通穴を形成
しているが、特にその形が限定されるものではない。ま
た導体板１９は、表面が導体であればよく、内部の材質
としては絶縁体でもよい。

【００４５】また、本実施の形態では、導体板１９の内
部寸法（貫通穴の寸法）を変更することで、接続部分に
おける周波数特性を変化させられることが、実験的に確
認されている。例えば、内部寸法の１辺を２５％小さく
した場合、周波数特性は約５％高周波側へシフトした。
すなわち、いくつかの内部寸法を有する導体板１９を用
意すれば、周波数特性の調整が可能となる、あるいは高
周波回路基板に変更を加えることなく複数の周波数帯域
に対応できるようになるといった効果を奏する。

【００４６】さらに本実施の形態においても上記第２の
実施の形態と同様に、接続部分の凹部１６と凹部１７に
は誘電体が存在しないため、上記第１の実施の形態に比
べて誘電体損失による減衰がないという利点もある。

【００４７】また図１５には、導体板１９の代わりに用
いることが可能な別の導体板の構造を示す。導体板６０
には、貫通穴が形成されているが、内部で開口寸法が２
段階に変化し、ステップ構造６１が形成されている。導
体板１９を用いた場合に比較して、電磁界結合構造の設
計自由度が増し、導体板の厚さを所望の値にすることが
できる。

【００４８】さらに図１６には、また別の導体板の構造
を示す。導体板６２には、貫通穴が形成されているが、
内部で開口寸法が２段階に変化し、ステップ構造６３が
形成されている。ステップ構造６３には、誘電体板６４
が挿入されている。この場合、誘電体板としては、誘電
体損失が小さいものが好ましく、石英板、セラミック板
などが用いられる。導体板１９を用いた場合に比較し
て、電磁界結合構造の設計自由度が増し、導体板の厚さ
を所望の値にすることができる。導体板１９を用いた場
合と、導体板６２を用いた場合の透過係数(S21)、反射
係数（S11）の比較を、図１７に示す。中空の場合(導体
板１９を使用)に比べ、誘電体板を挿入した場合(導体板
６２を使用)、広帯域な伝送特性(S21,S11)が得られるこ
とがわかる。なお、上記実施の形態では貫通穴の開口寸
法が２段階に変化する場合を示したが、３段階以上に変
化する場合でも同様の効果が得られることは明らかであ
る。

【００４９】以上述べたように、導体板の貫通穴として
ステップ構造を用い、さらには誘電体板を挿入すること
により、周波数特性を改善することができる。また構造
パラメータ（寸法、誘電体板の誘電率など）が増えるこ
とにより、設計の自由度を増やすことができる。さらに
は、別の構造を持った複数の導体板を用意することによ
り、第１の高周波回路基板は同じにしたまま、第２の高
周波回路基板としていろいろな電磁界接続構造を有する
複数の回路基板を使用することができる利点がある。

【００５０】（第４の実施の形態）以下、本発明の第４
の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、
上記実施の形態において既に記述したものと同一の部分
については、同一符号を付し、重複した説明は省略す
る。図８は本発明の第４の実施の形態に係る高周波回路
基板の主要構造断面図である。

【００５１】図８を参照すると、本実施の形態では、第
１の高周波回路基板１および導体板１９は上記第３の実
施の形態と同様であるが、第２の高周波回路基板２がア
ンテナとなっている点に特徴を有している。

【００５２】このアンテナは、第３の誘電体層９と、第
３の導体層５１で形成されたスロット１０と、第４の誘
電体層１１と、第４の導体層５２に形成された複数のス
ロット２０（アンテナ素子）より形成されている。

【００５３】第１の高周波回路基板１からの信号は、ス
ロット４および導体板１９の貫通穴、およびアンテナに
形成されたスロット１０を介して、第４の誘電体層１１
に形成された導波管構造に給電される。なお、図示はし
ないが、この導波管構造は、第３の導体層５１および第
４の導体層５２と、両者を接続するビアホール群により
形成される。

【００５４】本実施の形態においては、複数の放射素子
からなるアレイアンテナに対し、中心部から給電するこ
とが可能となり、給電損失の低減を図ることができるよ
うになるといった効果を奏する。なお、上記第１の実施
の形態〜第３の実施の形態と同様に、要求される位置合
わせ精度を緩和でき、確実に電磁界結合による接続が実
現できるようになるといった効果もある。

【００５５】（第５の実施の形態）以下、本発明の第５
の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、
上記実施の形態において既に記述したものと同一の部分
については、同一符号を付し、重複した説明は省略す
る。図９は、本発明の第５の実施の形態に係る第１の高
周波回路基板１の断面構造図および導体パターン図であ
る。

【００５６】図９を参照すると、本実施の形態では、第
１の高周波回路基板１には、第１の誘電体層３と、スロ
ット４が形成された第１の導体層４１と、第２の誘電体
層５と、第２の導体層２４に形成された高周波伝送線路
６と、第５の誘電体層２１とグランド２２が積層され形
成されている。

【００５７】本実施の形態では、高周波伝送線路６とし
て、コプレーナ線路を用いている。コプレーナ線路先端
にダブルスロット２３が形成されている。複数のビアホ
ール８は、グランド２２間を接続すると同時に、不要な
平行平板モードによる信号漏洩を防ぐ目的で用いられて
いる。

【００５８】第１の高周波回路基板１において、第１の
誘電体層３が部分的に除去されることにより凹部１６が
形成され、スロット４が露出している。本実施の形態に
おいても上記第１の実施の形態〜第４の実施の形態と同
様に、要求される位置合わせ精度を緩和でき、確実に電
磁界結合による接続が実現できるようになるといった効
果を奏する。

【００５９】（第６の実施の形態）以下、本発明の第６
の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、
上記実施の形態において既に記述したものと同一の部分
については、同一符号を付し、重複した説明は省略す
る。図１０は、本発明の第６の実施の形態に係る第１の
高周波回路基板１の断面構造図および導体パターン図で
ある。

【００６０】図１０を参照すると、本実施の形態では、
高周波伝送線路６に代えて、第７の誘電体層２５に形成
された導波管構造が用いられている点に特徴を有してい
る。この導波管構造は、第２の導体層２４および第４の
導体層２６と、両者を接続するビアホール２８により形
成されている。また、導波管構造の先端にはスロット２
７が形成されている。

【００６１】本実施の形態においても、上記第１の実施
の形態〜第４の実施の形態と同様に、要求される位置合
わせ精度を緩和でき、確実に電磁界結合による接続が実
現できるようになるといった効果を奏する。

【００６２】（第７の実施の形態）以下、本発明の第７
の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、
上記実施の形態において既に記述したものと同一の部分
については、同一符号を付し、重複した説明は省略す
る。図１１は、本発明の第７の実施の形態に係る高周波
回路基板の主要構造断面図である。

【００６３】図１１を参照すると、本実施の形態では、
主要部分は図８と同じであるが、さらに第８の誘電体層
２９が積層されている点に特徴を有している。また、第
８の誘電体層２９には、凹部４３が形成されており、フ
リップチップ実装技術を用いて、半導体素子３０がバン
プ３１により高周波伝送線路６に接続されている。な
お、凹部１６，１７，４３は、例えば、部分的にくり貫
かれた第８の誘電体層２９と他の誘電体層（第１の誘電
体層３、第２の誘電体層５）ならびに導体層（第１の導
体層４１、第２の導体層２４）を積層することにより実
現される。

【００６４】本実施の形態においても、上記第１の実施
の形態〜第４の実施の形態と同様に、要求される位置合
わせ精度を緩和でき、確実に電磁界結合による接続が実
現できるようになるといった効果を奏する。

【００６５】（第８の実施の形態）以下、本発明の第８
の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、
上記実施の形態において既に記述したものと同一の部分
については、同一符号を付し、重複した説明は省略す
る。図１２は、本発明の第８の実施の形態に係る高周波
回路基板の主要構造断面図である。図１２において、３
０は半導体素子、３１はバンプ、３２は第６の誘電体
層、３３は蓋を示している。

【００６６】図１２を参照すると、本実施の形態では、
第１の高周波回路基板１には、図９に示した構造のう
ち、第１の誘電体層３および第２の誘電体層５を部分的
に除去することにより凹部４５が形成されており、フリ
ップチップ実装技術を用いて、半導体素子３０がバンプ
３１により高周波伝送線路６に接続されている点に特徴
を有している。

【００６７】なお、本実施の形態では、高周波回路基板
の材料が特定されていないが、多層基板が形成可能な材
料であればよく、セラミック、ガラスエポキシなどが適
用可能である。例えばセラミックを用いた場合には、導
体パターンを形成したグリーンシートを積層し、同時焼
成するといった一般的な製造工程を適用することができ
る。また一部をくりぬいたグリーンシートをくりぬかな
いグリーンシートと積層し、同時焼成することにより、
実施例で述べた凹部を形成することが可能である。

【００６８】各実施の形態で述べた第１の高周波回路基
板１および第２の高周波回路基板２は、どのような組み
合わせで用いてもよい。すなわち、図９に記載した構造
と、図１０に記載した構造を、導体板１９で接続するこ
とも可能である。さらにアンテナの構造や、給電線路の
構造もここで記載した例に限定されない。

【００６９】本実施の形態においても、上記第１の実施
の形態〜第４の実施の形態と同様に、要求される位置合
わせ精度を緩和でき、確実に電磁界結合による接続が実
現できるようになるといった効果を奏する。

【００７０】なお、本発明が上記各実施の形態に限定さ
れず、本発明の技術思想の範囲内において、上記各実施
の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また上
記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限
定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状
等にすることができる。また、各図において、同一構成
要素には同一符号を付している。

【００７１】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、ミリ波のような高い周波数においても比較的簡単な
手段で多層基板間の低損失な接続が実現できる。また電
磁界結合に必要な位置精度を緩和することができる。さ
らに、高周波回路基板に凹部を設けることにより、誘電
体損失による接続損失を低減することができる。また、
高周波回路基板に凹部を設け、導体板を介した接続を行
うことにより、大規模な回路が集積された比較的面積の
大きい高周波回路基板を使用する場合においても、接続
部を密着させることができ、両基板のグランド同士を確
実に接続できる。この場合、高精度な位置合わせが可能
なマウンターが不要となるといった効果もある。高周波
回路基板がアレイアンテナであった場合には、アンテナ
の中心部から給電することが容易となり、給電損失が低
減できる。以上の結果、高性能で歩留まりがよく、低コ
ストで量産性に優れた高周波モジュールが実現できるよ
うになるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る高周波回路基
板の主要構造断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る第１の高周波
回路基板の断面構造図および上面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る高周波回路基
板の主要構造断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る第１の高周波
回路基板の断面構造図および上面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係る高周波回路基
板の主要構造断面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係る第１の高周波
回路基板の断面構造図および上面図である。

【図７】第１の高周波回路基板と、第２の高周波回路基
板の接続を示す概念図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態に係る高周波回路基
板の主要構造断面図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態に係る第１の高周波
回路基板の断面構造図および導体パターン図である。

【図１０】本発明の第６の実施の形態に係る第１の高周
波回路基板の断面構造図および導体パターン図である。

【図１１】本発明の第７の実施の形態に係る高周波回路
基板の主要構造断面図である。

【図１２】本発明の第８の実施の形態に係る高周波回路
基板の主要構造断面図である。

【図１３】スリットとマイクロストリップ線路の（信号
方向への）位置ずれ量と、接続損失の増分量の一例を示
した図である。

【図１４】従来技術における高周波回路基板の主要構造
断面図である。

【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る導体板の構
造図である。

【図１６】本発明の第３の実施の形態に係る別の導体板
の構造図である。

【図１７】本発明の第３の実施の形態に係る接続部の伝
送特性の一例を示した図である。

【符号の説明】

１…第１の高周波回路基板２…第２の高周波回路基板３…第１の誘電体層４，１０，２０，２７…スロット５…第２の誘電体層６…高周波伝送線路７，１３，２２…グランド８，１４，２８…ビアホール９…第３の誘電体層１１…第４の誘電体層１２…高周波伝送線路１５，１８…開口パターン１６，１７，４３，４５…凹部１９…導体板２１…第５の誘電体層２３…ダブルスロット２４…第２の導体層２５…第７の誘電体層２６…第４の導体層２９…第８の誘電体層３０…半導体素子３１…バンプ３２…第６の誘電体層３３…蓋３４…アンテナ素子４１…第１の導体層５１…第３の導体層５２…第４の導体層６０…導体板６１…ステップ構造６２…導体板６３…ステップ構造６４…誘電体板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大畑恵一東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者生稲一洋東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者橋口毅哉東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内Ｆターム(参考） 5J045 AB05 AB06 DA03 EA08 HA03 JA03 MA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも第１の誘電体層と、第１の導体
層と、第２の誘電体層と、第２の導体層がこの順で積層
された構造を含み、前記第１の導体層に第１のスロット
が形成され、前記第２の導体層に給電線路が形成された
第１の高周波回路基板と、少なくとも第３の誘電体層と、第３の導体層と、第４の
誘電体層と、第４の導体層がこの順で積層された構造を
含み、前記第３の導体層に第２のスロットが形成され、
前記第４の導体層に給電線路が形成された第２の高周波
回路基板を備え、前記第１の誘電体層と前記第３の誘電体層とが対向する
ように、前記第１の高周波回路基板と前記第２の高周波
回路基板とが配置され、前記第１のスロットと前記第２
のスロットとが電磁界結合するよう配置されていること
を特徴とする高周波回路基板。
【請求項２】前記第１のスロットと前記第２のスロット
とが向かい合う位置関係を保持して配置されていること
を特徴とする請求項１記載の高周波回路基板。
【請求項３】前記第１の高周波回路基板において、前記
第１の誘電体層の表面側に第１のグランドが配され、前
記第１のグランドにおいて第１のスロットに対応する部
分が開口された構造を有し、前記第２の高周波回路基板において、前記第３の誘電体
層の表面側に第２のグランド層が配され、前記第２のグ
ランドにおいて第２のスロットに対応する部分が開口さ
れた構造を有し、前記第１のグランドと前記第２のグランドが接して配置
されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の高
周波回路基板。
【請求項４】前記第１のグランドと前記第１の導体層と
がビアホールで接続され、前記第２のグランドと前記第
３の導体層とがビアホールで接続されていることを特徴
とする請求項３記載の高周波回路基板。
【請求項５】前記第１の高周波回路基板、及び／又は前
記第２の高周波回路基板の替わりに、第３の高周波回路
基板を設けた高周波回路基板であり、該第３の高周波回
路基板が、第５の誘電体層と、第５の導体層と、第６の
誘電体層と、第６の導体層と、第７の誘電体層と、グラ
ンド層とがこの順に積層された構成を含み、前記第５の
導体層に第３のスロットが形成され、前記第６の導体層
に第４のスロットと給電線路が形成され、前記第３のス
ロットと、前記第４のスロットと、前記第３の高周波回
路基板と対向して配置されている高周波回路基板に設け
られたスロットとが、電磁界結合されるよう各スロット
が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記
載の高周波回路基板。
【請求項６】前記第１の高周波回路基板、及び／又は前
記第２の高周波回路基板の替わりに、第３の高周波回路
基板を設けた高周波回路基板であり、該第３の高周波回
路基板が、第５の誘電体層と、第５の導体層と、第６の
誘電体層と、第６の導体層と、第７の誘電体層と、第７
の導体層とがこの順で積層された構成を含み、前記第６
の導体層および前記第７の導体層および少なくとも該第
６及び第７の導体層を接続するビアホールとにより導波
管が形成され、前記第５の導体層に第３のスロットが形
成され、前記第６の導体層に第４のスロットが形成さ
れ、前記第３のスロットと、前記第４のスロットと、前
記第３の高周波回路基板と対向して配置されている高周
波回路基板に設けられたスロットとが、電磁界結合され
るよう各スロットが配置されていることを特徴とする請
求項１又は２に記載の高周波回路基板。
【請求項７】前記第３の高周波回路基板と対向して配置
されている高周波回路基板に設けられたスロットと、前
記第３のスロットとが向かい合う位置関係を保持して配
置され、かつ、前記第３のスロットと前記第４のスロッ
トとが向かい合う位置関係を保持して配置されているこ
とを特徴とする請求項５又は６に記載の高周波回路基
板。
【請求項８】前記第１の誘電体層と、前記第３の誘電体
層と、前記第５の誘電体層のいずれか、または全てに凹
部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７の
いずれかに記載の高周波回路基板。
【請求項９】前記第１の誘電体層と、前記第３の誘電体
層と、前記第５の誘電体層のいずれか、または全てに凹
部が形成され、当該凹部の底面に前記スロットが露出さ
れていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに
記載の高周波回路基板。
【請求項１０】前記凹部に、貫通穴が形成された導体板
が挿入されていることを特徴とする請求項８又は９に記
載の高周波回路基板。
【請求項１１】前記導体板に形成された貫通穴の開口寸
法が導体板内部で少なくとも２段階に異なっており、ス
テップ構造を有することを特徴とする請求項１０に記載
の高周波回路基板。
【請求項１２】前記ステップ構造に誘電体板が挿入され
たことを特徴とする請求項１１に記載の高周波回路基
板。
【請求項１３】前記対向して配置された高周波回路基板
同士が、前記貫通穴を介して電磁界結合されることを特
徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の高周波
回路基板。
【請求項１４】前記第１の高周波回路基板又は前記第２
の高周波回路基板又は前記第３の高周波回路基板のいず
れかが、アンテナを含む基板であることを特徴とする請
求項１乃至１３のいずれかに記載の高周波回路基板。
【請求項１５】前記第１の高周波回路基板又は前記第２
の高周波回路基板又は前記第３の高周波回路基板のいず
れかの前記給電線路に半導体素子が接続されていること
を特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の高周
波回路基板。
【請求項１６】少なくとも第１の誘電体層と、第１の導
体層と、第２の誘電体層と、第２の導体層がこの順で積
層された構造を含み、前記第１の導体層に第１のスロッ
トが形成され、前記第２の導体層に給電線路が形成さ
れ、前記第１のスロットが露出するよう前記第１の誘電
体層に部分的に開口部を設けた第１の高周波回路基板を
形成する工程と、少なくとも第３の誘電体層と、第３の
導体層と、第４の誘電体層と、第４の導体層がこの順で
積層された構造を含み、前記第３の導体層に第２のスロ
ットが形成され、前記第４の導体層に給電線路が形成さ
れ、前記第２のスロットが露出するよう前記第３の誘電
体層に部分的に開口部を設けた第２の高周波回路基板を
形成する工程とを含み、前記第１の高周波回路基板と前
記第２の高周波回路基板とを接合する際、内部に貫通穴
を設けた導体板の一方の面を前記第１の高周波回路基板
に形成された開口部にはめ込み、さらに、前記導体板の
他方の面を前記第２の高周波回路基板に形成された開口
部にはめ込むことで前記第１及び第２の高周波回路基板
を接合することを特徴とする高周波回路基板の製造方
法。